LAMPIRAN B PERHITUNGAN
1. Perhitungan Laju Alir Udara Primer Untuk menghitung laju udara, dihitung/dikonversi satuan tekanan menjadi laju alir udara. Rumus untuk menghitung laju alir udara, yaitu: Q= C xA x (Sumber: Mc Cabe. 1993:221)
1
1−β
x
2 (P − P ) ρ
Dimana: d1 = diameter luar orifice d2 = diameter dalam orifice P
= beda tekan udara
A2 = luas penampang orifice ρ
= densitas udara
Cd = koefisien orifice β
= diameter orifice
a. Pada Tekanan 0,5 cmH2O Dik : -
D1 = 1,5 m x
-
D2 = 0,5 in x
-
A=
, ,
x
= 0,0381 m
x
= 0,016 m
d2
maka, A1
= 0,00114 m2
A2
= 0,000201 m2
-
Cd = 0,61 (Sumber : Mc Cabe. 1993 : 225)
-
Temperatur udara = 29,7˚C + 273 = 302,7 K Maka, ρ udara pada 302,7 K dilakukan interpolasi antara : ρ pada T = 300 K adalah 1,1774 kg/m3 (Sumber : Holman, J.P 2004: 589)
ρ pada T = 350 K adalah 0,9980 kg/m3 (Sumber : Holman, J.P 2004: 589) sehingga ρ udara pada 302,7 K adalah 1,17024 Kg/m3 -
Data yang terbaca pada manometer : h1 = -0,5 cmH2O h2 = 0,5 cmH2O maka,
P1 + h1
= P2 + h2
P1 + (-0,5)
= P2 + 0,5
P1 – P2
= 0,5 + 0,5
β=
= 1 cmH2O x
Q=C xA x
=
,
,
,
= 0,419947507
β
x
(
= 0,00162 m3/s = 97,3 Lpm
)
ρ
= 0,61 x 0,000201 m2 x
= 98,1 pa
(Sumber : Mc Cabe. 1993:221)
( ,
)
x
,
Massa laju alir udara primer : ṁ udara primer = Q x ρo = 0,00162 m3/s x 1,170224 kg/m3 = 0,00189 kg/s
b. Pada 1 cmH2O Dik : h1
= -1 cmH2O
h2
= 1 cmH2O
ρo
= 1,170224 kg/m3
A1
= 0,00114 m2
A2
= 0,000201 m2
,
β
= 0,419947507
Untuk menghitung laju alir udara pada beda tekan udara 1 cmH2O digunakan rumus yang sama, sehingga laju alir yang didapat 136,84 Lpm.
c. Pada 1,5 cmH2O Dik : h1 h2 o
= - 1,5 cmH2O = 1,5 cmH2O = 1,170224 kg/m3
A1
= 0,00114 m2
A2
= 0,000201 m2 = 0,419947507
Untuk menghitung laju alir udara pada beda tekan udara 0,6 cmH2O digunakan rumus yang sama, sehingga laju alir yang didapat 168 Lpm. 2.
Menghitung Laju alir Bahan Baku
Dara data pada Lampiran A selanjutnya dilakukan perhitungan laju alir bahan baku dengan menggunakan persamaan : ṁBb = a. Laju alir Tempurung Kelapa pada Laju Alir udara 97,3 lpm Dimana : Jumlah bahan baku yang disuplai = 1,5 kg = 1500 gr Jumlah abu (ash) sisa karbonisasi = 0,035 kg = 35 gr Massa bahan baku terpakai = 1,5 kg – 0,035 kg = 1,465 kg = 1465 gr Waktu (t) = 35 menit = 2100 s Maka : ṁBb =
=
= 0,69 gr/s
b. Laju alir Tempurung Kelapa pada Laju Alir udara 136,84 lpm Dimana : Jumlah bahan baku yang disuplai = 2 kg = 2000 gr Jumlah abu (ash) sisa karbonisasi = 0,043 kg = 35 gr Massa bahan baku terpakai = 2 kg – 0,043 kg = 1,957 kg = 1957 gr Waktu (t) = 35 menit = 2100 s
Maka : ṁBb =
=
= 0,93 gr/s
c. Laju alir Tempurung Kelapa pada Laju Alir udara 168 lpm Dimana : Jumlah bahan baku yang disuplai = 2,5 kg = 2500 gr Jumlah abu (ash) sisa karbonisasi = 0,057 kg = 57 gr Massa bahan baku terpakai = 2,5 kg – 0,057 kg = 2,443 kg = 2443 gr Waktu (t) = 35 menit = 2100 s Maka : ṁBb =
=
= 1,16 gr/s
3. Udara Stoikiometri Udara minimum yang diperlukan untuk pembakaran sempurna, berikut komposisi massa tempurung kelapa yang digunakan:
-
C
= 47,89 %
-
H2
= 6,09 %
-
S
= 0,05 %
-
02 = 45,75 % Sumber : (Najib et al,2012)
Udara stoikiometri
=
,
C + 8H + S − O
,
(0,4789) + 8(0,0609) + 0,005 − 0,4575
Sumber : (Handika, Allin,2009) =
= 5,703 kg udara/kg Bahan baku
Massa jenis udara primer ρ = 1,170224 Kg/m3 (ρudara Pada 30oC)
(Sumber : Holman, J.P 2004: 589) Maka udara stoikiometri (AFs) AFs =
ρ
=
,
,
= 4,87 m3/kg
4.
Perhitungan pada Laju Alir Syngas a. Pada laju alir udara 97,3 Lpm Untuk menghitung laju udara, dihitung/dikonversi satuan tekanan menjadi laju alir udara. Rumus untuk menghitung laju alir udara, yaitu: Q= C xA x
1
1−β
x
2 (P − P ) ρ
(Sumber: Mc Cabe. 1993:221)
Dimana: d1 = diameter luar orifice d2 = diameter dalam orifice P
= beda tekan udara
A2 = luas penampang orifice ρ
= densitas udara
Cd = koefisien orifice β
= diameter orifice
Dik : -
D1 = 1,5 m x
-
D2 = 0,5 in x
-
A=
, ,
x
= 0,0381 m
x
= 0,016 m
d2
maka,
-
A1
= 0,00114 m2
A2
= 0,000201 m2
Cd = 0,61 (Sumber : Mc Cabe. 1993 : 225) ρ mix = 1.1762 kg/m3
Data Syngas keluar yang terbaca pada manometer: h1 = -0,7 cmH2O h2 = 0,7 cmH2O maka,
P1 + h1
= P2 + h2
P1 + (-0,7)
= P2 + 0,7
P1 – P2
= 0,7 + 0,7 ,
= 1,4 cmH2O x
β=
=
,
,
= 137,34 pa
= 0,419947507
● Q = Cd x A2 x
x β
= 0,61 x 0,000201 m2 x
(
ρ
( ,
)
(Sumber : Mc Cabe. 1993:221)
= 0,0011389 m3/s = 113,89 Lpm
)
x
,
,
b. Pada laju alir udara 136,84 Lpm h1
= -0,85 cmH2O
h2
= 0,85 cmH2O
A1
= 0,00114 m2
A2
= 0,000201 m2
mix = 1.1545 kg/m3 Untuk menghitung laju alir syngas pada laju alir udara 136,84 Lpm digunakan rumus yang sama, sehingga laju alir syngas yang didapat 124,4082 Lpm. c. Pada laju alir udara 168 Lpm h1
= -0,925 cmH2O
h2
= 0,925 cmH2O
A1
= 0,00114 m2
A2
= 0,000201 m2
mix = 1.1450 kg/m3 Untuk menghitung laju alir syngas pada laju alir udara 168 Lpm digunakan rumus yang sama, sehingga laju alir syngas yang didapat 129,95 Lpm.
5.
Nilai Kalor (Heating Value) Dari presentase komposisi syngas dapat dilakukan perhitungan Lower
Heating Value (LHV) pada syngas dengan perrsamaan :
LHV
=∑
Sumber : Anil Kr., 2000
(Y . LHV )
Dimana : LHV syngas = Lower Heating Value (LHV) syngas (kJ/Nm3) Yi
= Fraksi volume (konsentrasi) dari unsur syngas (%)
LHVi
= Lower Heating Value (LHV) dari unsur syngas (kJ/Nm3)
a. Pada laju alir udara 97,3 Lpm LHV syngas = %COxLHVCO + %CH4xLHVCH4 + %H2xLHVH2 LHV syngas = (0,2126 x12,63 + 0,0302 x35,88 + 0,13836x10,78) MJ/m3 LHV syngas = 5,259 MJ/m3 b. Pada laju alir udara 136,84 Lpm LHV syngas = %COxLHVCO + %CH4xLHVCH4 + %H2xLHVH2 LHV syngas = (0,2381x12,63 + 0,0338x35,88 + 0,166x10,78) MJ/m3 LHV syngas = 6,008 MJ/m3 c. Pada laju alir udara 168 Lpm LHV syngas = %COxLHVCO + %CH4xLHVCH4 + %H2xLHVH2 LHV syngas = (0,2551x12,63 + 0,0362x35,88 + 0,1729x10,78) MJ/m3 LHV syngas = 6,36 MJ/m3 6.
Efisiensi Gasifikasi Untuk menghitung efisiensi gasifikasi digunakan persamaan berikut : Ƞ=
Dimana :
(m ⁄s) x LHV (MJ⁄m ) bahan bakar (kg⁄s) x LHV bahan bakar (MJ⁄kg)
Flowrate syngas
= laju alir syngas (m3/s)
LHV syngas
= Lower Heating Value (LHV) syngas (kkal/m3)
Mass flowrate bahan bakar = Laju alir massa bahan bakar (kg/s) LHV bahan bakar
= Lower Heating Value (LHV) bahan bakar (kkal/kg)
a. Pada laju alir udara 97,3 Lpm Ƞ=
0,0011389
x 5,259(MJ⁄m )
0,00069 (kg⁄s) x 20,99 (MJ⁄kg)
Ƞ = 41,35 %
b. Pada laju alir udara 136,84 Lpm Ƞ=
0.001244
x 6,008 (MJ⁄m )
0,00093 (kg⁄s) x 20,99 (MJ)
Ƞ = 38,28 %
c. Pada laju alir udara 168 Lpm
Ƞ=
0,001299
x 6,36 (MJ⁄m )
0,00116(kg⁄s) x 20,99 (MJ⁄kg)
Ƞ = 33,93 %
